朱慧涓

摘要 本文從愛因斯坦通信集、諾貝爾獎(jiǎng)資料以及有關(guān)廣義相對(duì)論的文獻(xiàn)目錄這三方面著手考察從1916年（愛因斯坦完成引力場(chǎng)方程后的第一年）至1920年（英國(guó)日食實(shí)驗(yàn)結(jié)果公布后的第一年）德國(guó)物理學(xué)界對(duì)廣義相對(duì)論的態(tài)度。本文試圖總結(jié)這一態(tài)度的特點(diǎn)并分析背后的原因，同時(shí)討論1919年光線彎曲實(shí)驗(yàn)對(duì)德國(guó)物理學(xué)界態(tài)度的影響。

本文認(rèn)為從1916年到1920年，不同于荷蘭和奧地利，德國(guó)并沒有出現(xiàn)一個(gè)以物理學(xué)家為主的廣義相對(duì)論研究團(tuán)體。這背后可能存在三方面的原因：愛因斯坦的研究風(fēng)格、量子理論的發(fā)展以及理論物理學(xué)的地位。而在光線彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果公布之后，雖然支持廣義相對(duì)論的德國(guó)物理學(xué)家人數(shù)增加，但堅(jiān)定的反對(duì)者依然存在。實(shí)驗(yàn)上關(guān)于引力紅移效應(yīng)的否定結(jié)果也令一些人試圖尋找一種能夠替代廣義相對(duì)論的理論。

關(guān)鍵詞 廣義相對(duì)論 愛因斯坦 德國(guó)物理學(xué)界 接受史

一 引言

本文旨在考察德國(guó)物理學(xué)界早期對(duì)廣義相對(duì)論的態(tài)度和接受過程。做此考察是基于這樣一個(gè)發(fā)現(xiàn)：一些文獻(xiàn)資料反映出的德國(guó)物理學(xué)家對(duì)于廣義相對(duì)論的態(tài)度似乎普遍不如荷蘭和奧地利的物理學(xué)家積極，也沒有哥廷根的數(shù)學(xué)家投入。本文希望能對(duì)這一問題進(jìn)行系統(tǒng)地考察，以了解德國(guó)物理學(xué)界是不是真的在廣義相對(duì)論上投入偏少。考察的起止時(shí)間是1916-1920年。愛因斯坦在1915年底發(fā)表了廣義相對(duì)論，因此1916年是廣義相對(duì)論正式面世的第一年。而截止到1920年是為了考察1919年英國(guó)遠(yuǎn)征隊(duì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)德國(guó)物理學(xué)界的影響。本文屬于接受史的研究范疇。

為了系統(tǒng)地考察德國(guó)物理學(xué)界在1916至1920年對(duì)廣義相對(duì)論的接受過程，本文將采用如下進(jìn)路：首先，建立所需考察的德國(guó)物理學(xué)家的名單。這一名單通過以下方式收集：從愛因斯坦全集中找出在1915年11月底至1920年底與愛因斯坦討論過廣義相對(duì)論的德國(guó)物理學(xué)家或者做過有關(guān)廣義相對(duì)論講座的德國(guó)物理學(xué)家；從1916-1920年的文獻(xiàn)目錄②中找出發(fā)表過關(guān)于廣義相對(duì)論的文章（報(bào)刊文章及論文）或出版過相關(guān)書籍的德國(guó)物理學(xué)家；從諾貝爾獎(jiǎng)的文獻(xiàn)中找出曾因廣義相對(duì)論而提名愛因斯坦的德國(guó)物理學(xué)家；還會(huì)從已有的接受史研究文獻(xiàn)和其它相關(guān)二手文獻(xiàn)中尋找上述線索。其次，按照上述物理學(xué)家名單，依次分析他們對(duì)廣義相對(duì)論的態(tài)度。本文將以如下行為來定義“接受”：正面表達(dá)過對(duì)理論的贊同（在信件、出版物中）、以廣義相對(duì)論提名愛因斯坦獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)、發(fā)表過闡述廣義相對(duì)論或以廣義相對(duì)論為基礎(chǔ)的研究論文和書籍、做過以闡述或推廣廣義相對(duì)論為目的的演講或講座。

除了了解德國(guó)物理學(xué)界早期對(duì)廣義相對(duì)論的態(tài)度之外，本文能夠回應(yīng)此前研究的一些觀點(diǎn)和爭(zhēng)議，例如數(shù)學(xué)復(fù)雜性是否影響了人們接受廣義相對(duì)論，以及1919年的光線彎曲實(shí)驗(yàn)又是否導(dǎo)致其被廣泛接受。此外，還將簡(jiǎn)要回應(yīng)庫恩關(guān)于科學(xué)革命的一些觀點(diǎn)。

二 廣義相對(duì)論初問世：1916-1919年

1.1916-1919年德國(guó)物理學(xué)界的態(tài)度概述

本節(jié)通過對(duì)《愛因斯坦全集》（第八卷和第九卷中關(guān)于1915年11月到1919年11月）的書信內(nèi)容以及編者注釋進(jìn)行梳理，尋找就廣義相對(duì)論的問題與愛因斯坦展開書信討論的德國(guó)物理學(xué)家，亦從文獻(xiàn)目錄中找到在這段期間發(fā)表過文章或出版過書的德國(guó)物理學(xué)家，還從有關(guān)諾貝爾獎(jiǎng)的資料中找到曾因廣義相對(duì)論而提名愛因斯坦獲諾貝爾獎(jiǎng)的德國(guó)物理學(xué)家。

在對(duì)以上三部分內(nèi)容進(jìn)行整理之后，我們可以看到，在1916年至1919年11月日食實(shí)驗(yàn)結(jié)果正式公布之前，以如下方式對(duì)廣義相對(duì)論做過表態(tài)的德國(guó)物理學(xué)家分別有：[書信]米（G.Mie，1869-1957）、勞厄；[文章]玻恩（1916）、維歇特（E.Wiechert，1861-1928）（1916）、米（1917²）、勞厄（1917）、格爾克（E.Gehrcke，1878-1960）（1916，1918，1919³）以及萊納德（1918）.[諾貝爾獎(jiǎng)提名]瓦爾堡（E.Warburg，1846-1931）和普朗克。而其他人如索末菲、維恩的態(tài)度并不十分明確。

贊同廣義相對(duì)論的人有玻恩、瓦爾堡和普朗克。玻恩的立場(chǎng)很清楚，他在1916年發(fā)表了文章《愛因斯坦的引力理論和廣義相對(duì)論》，討論了廣義相對(duì)論的理性要旨，并贊揚(yáng)愛因斯坦的研究方法不僅正確，而且是無比的杰作。愛因斯坦為此還專門寫信告訴玻恩很高興看到自己的理論被最好的同道之一承認(rèn)并且徹底理解。

瓦爾堡從1917年開始連續(xù)三年提名愛因斯坦。雖然他的提名信僅簡(jiǎn)單提及了愛因斯坦在量子理論、相對(duì)論和引力理論這三個(gè)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，但這從側(cè)面也反應(yīng)出他對(duì)廣義相對(duì)論的支持態(tài)度。

不同于以上二人對(duì)廣義相對(duì)論的一貫支持，普朗克的態(tài)度發(fā)生過轉(zhuǎn)變。他在1913年和1914年并不看好愛因斯坦在廣義相對(duì)論方面的研究，這一態(tài)度很可能維持了好幾年時(shí)間。在愛因斯坦的心中，他是“深信不疑”者，但這一看法顯然有些一廂情愿。普朗克曾在1918年表示更喜歡外爾的統(tǒng)一場(chǎng)論，說明此時(shí)他對(duì)廣義相對(duì)論還持保留態(tài)度。然而事情在1919年起了變化。普朗克于該年年初提名愛因斯坦獲諾貝爾獎(jiǎng)。他在提名信中強(qiáng)調(diào)了廣義相對(duì)論的重要性，它將力學(xué)置于一個(gè)全新的基礎(chǔ)之上，也是牛頓思想后的一種新的嘗試。這番評(píng)價(jià)清晰展現(xiàn)了他的態(tài)度。但這一變化背后的原因尚不清楚。

明確反對(duì)廣義相對(duì)論的人有米、維歇特、格爾克和萊納德。米與愛因斯坦早在1913年就有過爭(zhēng)論。他批評(píng)愛因斯坦的“綱要”理論，也對(duì)于愛因斯坦在維也納自然研究者會(huì)議的報(bào)告中沒有提到他的引力理論有所不滿。希爾伯特的理論——結(jié)合了米的更傳統(tǒng)的物質(zhì)理論和愛因斯坦的新理論——把米引向了廣義相對(duì)論。米很滿意廣義相對(duì)論拋棄了綱要理論。從二人的通信來看，米的態(tài)度還是十分清晰的。米對(duì)廣義相對(duì)論的贊揚(yáng)僅限于這個(gè)理論的構(gòu)造方式，即理論完全由原理決定然而，并不是所有人都同意同一種原理，他將借由另一種原理去推導(dǎo)他的理論。

維歇特是哥廷根大學(xué)的地球物理學(xué)教授，他在1916年發(fā)表了一篇文章《水星進(jìn)動(dòng)和普通力學(xué)》。文章基于以太的思想，對(duì)水星近日點(diǎn)異常進(jìn)動(dòng)提出了新解釋。維歇特對(duì)于水星的研究實(shí)際上否定了廣義相對(duì)論給出的水星進(jìn)動(dòng)的解釋。維歇特在1894-1900年對(duì)電磁自然觀的形成做出了重要貢獻(xiàn)，并在1911年將引力表述為一種電磁現(xiàn)象。在派恩森看來，維歇特從來都沒有接受過狹義或者廣義相對(duì)論。

同樣以水星運(yùn)動(dòng)的解釋來否定廣義相對(duì)論的還有德國(guó)實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家格爾克。但與維歇特不同的是，格爾克借助了格貝爾（P.Gerber，1854-1909）在19世紀(jì)末的一篇研究論文來反對(duì)愛因斯坦。在刊登了愛因斯坦的文章《廣義相對(duì)論基礎(chǔ)》后不久，《物理學(xué)紀(jì)事》也發(fā)表了格爾克的文章《新引力理論的評(píng)論和歷史》。文章不但宣稱愛因斯坦有抄襲格貝爾的嫌疑，還批評(píng)愛因斯坦理論的復(fù)雜性，其實(shí)人們通過比他的理論簡(jiǎn)單得多的格貝爾的引力理論就能得到同樣的公式?？偠灾?，此理論在他看來毫無存在的必要。愛因斯坦駁斥格爾克的這些言辭“膚淺”。格爾克在隨后幾年并沒有停止對(duì)廣義相對(duì)論的批評(píng)，但他采用了一個(gè)新的角度。他在《論以太》中提出光行差可以用光以太與物質(zhì)一起運(yùn)動(dòng)的理論來解釋，試圖修改斯托克斯（G.Stokes，1819-1903）以太理論來反對(duì)相對(duì)論。

另一個(gè)更加嚴(yán)肅的批評(píng)者是海德堡大學(xué)物理研究所所長(zhǎng)萊納德。這位1905年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者在1917年就曾提出基于以太的引力理論，得到與格貝爾同樣的結(jié)果，但這一工作在格貝爾的計(jì)算遭受批評(píng)之后終止了。萊納德撰文指出廣義相對(duì)論原理并不可行，基于以太物理學(xué)的引力理論才有更好的前景。他還從日常經(jīng)驗(yàn)和人們的直覺出發(fā)來批評(píng)廣義相對(duì)論，認(rèn)為這一理論破壞了人們“健全的常識(shí)”。

勞厄?qū)嶋H上也在反對(duì)者之列。他是狹義相對(duì)論的第一批支持者，但曾在愛因斯坦研究引力理論的早期階段提出過批評(píng)。他在得知光線彎曲實(shí)驗(yàn)的結(jié)果之前未曾在書信中對(duì)理論做過任何表態(tài)。他在1917年用文章反駁格貝爾的理論，看似聲援廣義相對(duì)論，實(shí)則不然。這一舉動(dòng)用維護(hù)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性的理由來解釋也行得通。而且勞厄在1917年和1918年兩次皆因狹義相對(duì)論而提名愛因斯坦獲諾貝爾獎(jiǎng)，至少表明在這段時(shí)間，他認(rèn)為廣義相對(duì)論在某種程度上不及狹義相對(duì)論。

索末菲和維恩的態(tài)度并不明朗。索末菲在這段期間一直都未對(duì)理論做過正面回應(yīng)，不過他比較過廣義相對(duì)論和外爾的理論，但更看好后者。而在1919年10月下旬，在得知光線彎曲實(shí)驗(yàn)的結(jié)果之后，他提到泡利正在對(duì)外爾的理論進(jìn)行檢驗(yàn)。索末菲希望用實(shí)驗(yàn)結(jié)果來檢驗(yàn)外爾的理論，說明他仍將外爾的理論視為廣義相對(duì)論的一個(gè)有力競(jìng)爭(zhēng)者。這時(shí)的泡利是慕尼黑大學(xué)的一名新生，早在維也納讀中學(xué)時(shí)就已經(jīng)在研究外爾的理論。索末菲很可能通過泡利對(duì)廣義相對(duì)論以及外爾的理論有了更多的了解。

維恩曾在1918年提名愛因斯坦獲諾貝爾獎(jiǎng)，他與勞厄都是因狹義相對(duì)論而提議愛因斯坦與洛倫茲分享獎(jiǎng)項(xiàng)。勞厄在提名信中對(duì)狹義相對(duì)論的歷史做了一番綜述，強(qiáng)調(diào)了二人為建立相對(duì)論所做的工作。維恩的看法和勞厄相同，但他進(jìn)一步提到，將洛倫茲變換推廣至加速系統(tǒng)和引力問題使得這個(gè)理論更加重要，其中水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)的解釋是一個(gè)重大的因素。除此之外，沒有更實(shí)質(zhì)性的資料來反映這一時(shí)期維恩對(duì)廣義相對(duì)論的態(tài)度。

2.這一時(shí)期德國(guó)物理學(xué)界態(tài)度的特點(diǎn)

從1916年至1919年的書信來看，與愛因斯坦就廣義相對(duì)論進(jìn)行過深入交流的人以哥廷根大學(xué)的數(shù)學(xué)家、萊頓大學(xué)的物理學(xué)家和天文學(xué)家以及維也納大學(xué)的物理學(xué)家為主（見圖1）。這些資料也佐證了派恩森有關(guān)廣義相對(duì)論的三個(gè)學(xué)圈（circle）論。

那時(shí)的愛因斯坦也同樣認(rèn)識(shí)到這三個(gè)地方形成了廣義相對(duì)論的研究團(tuán)體：為了與萊頓的同事們更好地討論廣義相對(duì)論，愛因斯坦在1916年9月底去荷蘭訪問了兩周。期間，他告訴艾爾莎“自己的理論在這里發(fā)展得生氣勃勃，因?yàn)樽詈玫睦碚摷叶荚谘芯克保?917年3月26日，他寫信給克萊因，提到很希望哥廷根和萊頓之間交流廣義相對(duì)論方面的論文，這樣可以節(jié)省很多思考的過程；1917年7月，維也納大學(xué)的理論物理學(xué)助教蒂林（T.Hans，1888-1976）寫信告訴愛因斯坦，包括弗拉姆（F.Ludwig，1885-1964）在內(nèi)的年輕的維也納學(xué)派正在仔細(xì)研究引力理論，他自己主要研究旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的相對(duì)性問題。

相比之下，這幾年就廣義相對(duì)論與愛因斯坦進(jìn)行過書信討論或者發(fā)表過相關(guān)文章的德國(guó)物理學(xué)家僅有玻恩、米、維歇特、格爾克和萊納德。其中，只有玻恩接受了廣義相對(duì)論，其余幾人均持反對(duì)意見。在反對(duì)者中，米與后三人的不同在于，他對(duì)廣義相對(duì)論懷有極大興趣，認(rèn)識(shí)到了它著力解決的問題的正當(dāng)性，同時(shí)認(rèn)同其構(gòu)造理論的方式，但不認(rèn)同其原理。他希望給出一套更好的理論體系。而后三人從根本上就無法接受廣義相對(duì)論，也沒有認(rèn)清它背后的問題，對(duì)其毫無興趣，卻又未能給出任何具體可行的建設(shè)性方案。比起萊頓大學(xué)和維也納大學(xué)的同行，德國(guó)物理學(xué)家在這一時(shí)期對(duì)廣義相對(duì)論的態(tài)度有著明顯的不同：他們并沒有因?yàn)榕d趣而形成一個(gè)廣義相對(duì)論的研究團(tuán)體，同時(shí)以實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家為主的反對(duì)者居多。相反，以哥廷根的數(shù)學(xué)家為代表的團(tuán)體彌補(bǔ)了這個(gè)空缺。

三 光線彎曲被證實(shí)之后：1920年

1.1920年德國(guó)物理學(xué)界的態(tài)度概述

本節(jié)通過對(duì)《愛因斯坦全集》（第九和十卷中關(guān)于1919年11月到1920年底）的書信內(nèi)容、文獻(xiàn)目錄、以及關(guān)于諾貝爾獎(jiǎng)的資料進(jìn)行梳理，找出相關(guān)線索。而這一年出現(xiàn)的反相對(duì)論團(tuán)體的活動(dòng)以及巴特瑙海姆（Bad Nawhim）會(huì)議也為我們提供了一些關(guān)鍵的信息。

通過對(duì)以上幾部分內(nèi)容的整理，我們可以看到，在1919年日食實(shí)驗(yàn)結(jié)果公布之后到1920年底，以如下方式對(duì)廣義相對(duì)論表態(tài)的德國(guó)物理學(xué)家分別有：[演講（包括反相對(duì)論活動(dòng)以及巴特瑙海姆會(huì)議）]玻恩、勞厄、米、格雷博（G.Leonhard，1883-1967）、萊納德、格爾克；[出版物]玻恩（1919、1920）、勞厄（19204）、米（1920）、索末菲（1920）、萊納德（1920）、格爾克（1920³）；[諾貝爾獎(jiǎng)提名]瓦爾堡、哈茲（W.Hartz，1836-1921）、普朗克。

在這一時(shí)期之前對(duì)廣義相對(duì)論明確表示贊成的人有玻恩、普朗克、瓦爾堡，明確表示反對(duì)的人有米、維歇特、格爾克、萊納德。而從1920年的文獻(xiàn)來看，除了米的態(tài)度有些許變化之外，其余幾人的立場(chǎng)均未改變。在“德國(guó)自然科學(xué)家保衛(wèi)純科學(xué)工作協(xié)會(huì)”（Arbeitsgemeinschaft deutscher Naturforscher zurErhaltung reiner Wissenschaft e.V）舉辦的反對(duì)愛因斯坦及其相對(duì)論的活動(dòng)中，格爾克發(fā)表了“對(duì)愛因斯坦相對(duì)論的批評(píng)”的演說，重復(fù)了他早期的觀點(diǎn)而在巴特瑙海姆會(huì)議有關(guān)相對(duì)論的專場(chǎng)演講的討論中，萊納德與愛因斯坦有過交鋒。根據(jù)殘存的版本記錄顯示，萊納德表示：有幾點(diǎn)信念，最好停止宣布廢除以太；相對(duì)性原理顯然限制了引力原理；超光速對(duì)相對(duì)性原理造成了困難。

而在此前的名單中并未出現(xiàn)過的哈茲、格雷博均可被視為廣義相對(duì)論的支持者。普魯士科學(xué)院秘書哈茲提名愛因斯坦的理由很簡(jiǎn)短：因?yàn)橄鄬?duì)論提名愛因斯坦，沒有其它的原因。格雷博是波恩大學(xué)的物理學(xué)家，他與同在波恩的同事巴赫姆（A.Bachem，1888-1957）因研究太陽光譜紅移效應(yīng)而獲得1919年威廉皇帝物理研究所提供的研究資助。在1919年底，他們證明了廣義相對(duì)論所要求的紅移效應(yīng)的存在，并分析出紅移現(xiàn)象在一些情況下沒有出現(xiàn)的原因僅僅是譜線的錯(cuò)誤劃分。在巴特瑙海姆會(huì)議上，格雷博就其測(cè)量結(jié)果做了相關(guān)演講。

以下幾人的態(tài)度值得剖析：勞厄在這一時(shí)期已經(jīng)接受了廣義相對(duì)論。在光線彎曲實(shí)驗(yàn)的結(jié)果傳來之后，勞厄向愛因斯坦請(qǐng)教關(guān)于移動(dòng)物體的光學(xué)效應(yīng)問題。此問題也許與他在巴特瑙海姆會(huì)議上的演講“有關(guān)相對(duì)論的近期光學(xué)觀測(cè)的理論評(píng)述”相關(guān)。這一舉動(dòng)說明他此時(shí)已經(jīng)對(duì)廣義相對(duì)論產(chǎn)生了興趣。實(shí)際上，他在1921年寫了一本介紹廣義相對(duì)論的書，作為他1911年關(guān)于狹義相對(duì)論的書的補(bǔ)充。更進(jìn)一步的證據(jù)來自于他在反相對(duì)論活動(dòng)中對(duì)愛因斯坦的聲援。他不僅撰文反駁威蘭德對(duì)愛因斯坦及其科學(xué)成就的惡意中傷，還與能斯特和魯本斯發(fā)表了一個(gè)聯(lián)合聲名，批評(píng)這一活動(dòng)，為愛因斯坦及廣義相對(duì)論正名。

比起以前強(qiáng)烈地反對(duì)廣義相對(duì)性原理，這一時(shí)期的米在態(tài)度上有一些變化。雖然他仍沒有完全接受廣義相對(duì)論，認(rèn)為愛因斯坦理論“不能得到任何合理的世界函數(shù)”，不過他聲稱已經(jīng)找到方法將一種合理的坐標(biāo)系引入廣義相對(duì)論，從而“排除了所有的純虛構(gòu)的引力場(chǎng)”。

就在英國(guó)遠(yuǎn)征隊(duì)關(guān)于光線彎曲實(shí)驗(yàn)的消息傳人德國(guó)后不久，索末菲就寫信告訴愛因斯坦，泡利正在根據(jù)外爾的理論計(jì)算光線和水星的路徑，“這次，也許外爾的理論將會(huì)被駁倒”。索末菲于1920年底寫了一篇報(bào)刊文章介紹相對(duì)論。盡管如此，他對(duì)廣義相對(duì)論仍有疑慮。這一疑慮一方面在于引力紅移效應(yīng)未能得到實(shí)驗(yàn)上的確證，另一方面在于愛因斯坦的理論對(duì)電子的闡述不能令人滿意。第二點(diǎn)是泡利首先提出來的，他在巴特瑙海姆會(huì)后的討論中也重申了這一點(diǎn)：“迄今為止，還沒有任何電子理論，包括愛因斯坦的理論，在滿意地解決電的基本量子問題上取得成功?！痹?920年底，索末菲還較為關(guān)心電子問題，并向愛因斯坦詢問電子問題是否會(huì)在新的一年變得成熟，“這可能是相對(duì)論下一個(gè)最大的收獲”。

2.這一時(shí)期德國(guó)物理學(xué)界態(tài)度的特點(diǎn)

英國(guó)日食遠(yuǎn)征活動(dòng)在1919年是德國(guó)物理學(xué)界頗為期待的一個(gè)事件。早在日食實(shí)驗(yàn)結(jié)果還未公布之前，就有人一直詢問愛因斯坦結(jié)果，例如米。關(guān)于英國(guó)方面的消息最早是由洛倫茲告訴愛因斯坦的，他在1919年9月22日給愛因斯坦發(fā)電報(bào)稱，愛丁頓的初步觀測(cè)值是介于0.9″與1.8″之間。這一消息不脛而走，愛因斯坦收到了眾多朋友的祝賀。光線彎曲的消息最終于1919年11月6日正式發(fā)布。不過，德國(guó)的報(bào)紙并沒有立即出現(xiàn)類似英美國(guó)家的井噴式報(bào)道，相反，他們顯得相當(dāng)冷靜。

在光線彎曲被證實(shí)的消息傳來之后，德國(guó)物理學(xué)家對(duì)于廣義相對(duì)論的關(guān)注度整體有所提高。前述的數(shù)據(jù)表明持支持態(tài)度的人數(shù)有所增加。在收到消息之后，勞厄與索末菲不約而同開始關(guān)注這一理論。目前看來，可能因光線彎曲效應(yīng)的證實(shí)而轉(zhuǎn)變態(tài)度的物理學(xué)家只有勞厄，索末菲仍持懷疑的態(tài)度。

引發(fā)索末菲懷疑的因素之一就是廣義相對(duì)論的另一效應(yīng)——引力紅移效應(yīng)。當(dāng)時(shí)的觀測(cè)結(jié)果都指向不存在這一效應(yīng)，人們對(duì)這一效應(yīng)能夠得到驗(yàn)證的前景并不太樂觀。雖然格雷博兩人得到了正面的結(jié)論，但顯然它并沒有完全打消疑慮，至少愛丁頓對(duì)此結(jié)果仍持保留態(tài)度。廣義相對(duì)論與紅移觀測(cè)結(jié)果之間的沖突令一些人試圖尋找替代理論，而外爾的統(tǒng)一場(chǎng)論正好在這方面表現(xiàn)出良好的前景，索末菲和愛丁頓都曾表達(dá)過這一看法。

在1921和1922年，越來越多物理學(xué)家提名愛因斯坦獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。索末菲在1922年加入了這個(gè)行列。他稱愛因斯坦為物理史上出色的思考者，1919年的日食實(shí)驗(yàn)是他的廣義相對(duì)論得到承認(rèn)的決定因素。但是對(duì)于引力紅移，索末菲認(rèn)為仍有懷疑的空間。然而，即使這個(gè)理論被證明是錯(cuò)誤的，愛因斯坦的整體成就依舊很大，值得這個(gè)獎(jiǎng)。

但是光線彎曲實(shí)驗(yàn)的結(jié)果并沒有打動(dòng)所有人，德國(guó)物理學(xué)界仍然存在一些廣義相對(duì)論的堅(jiān)定反對(duì)者，例如維歇特、格爾克和萊納德。

此外，還有一個(gè)比較有趣的現(xiàn)象，那就是這一時(shí)期明顯出現(xiàn)了很多從哲學(xué)的角度來思考廣義相對(duì)論的信件與出版物。廣義相對(duì)論并不是這段時(shí)期才獲得哲學(xué)上的關(guān)注，石里克（M.Schlick，1882-1936）與賴欣巴哈此前都從哲學(xué)角度對(duì)廣義相對(duì)論做過闡述。而在日食遠(yuǎn)征結(jié)果公布以后，這類信件增加了很多。來信的既有哲學(xué)界的專業(yè)人士、也有哲學(xué)業(yè)余愛好者。

四 分析和回應(yīng)

1.1916m1920年德國(guó)物理學(xué)界態(tài)度的特點(diǎn)及原因分析

在1916年至光線彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果公布之前，可以看到，比起荷蘭和奧地利的物理學(xué)界，德國(guó)物理學(xué)界在這一時(shí)期的特點(diǎn)表現(xiàn)為：不夠積極，沒有出現(xiàn)一個(gè)類似萊頓學(xué)圈或維也納學(xué)圈那樣的物理學(xué)家研究團(tuán)體，而且以實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家為主的反對(duì)者居多。具體來說，德國(guó)并沒有出現(xiàn)像洛倫茲、?？藸柲菢訉?duì)廣義相對(duì)論做出了貢獻(xiàn)的物理學(xué)家。早期支持者如玻恩，也僅僅寫了一些闡述廣義相對(duì)論的文章或書籍。他的研究興趣至遲在1917年就已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了量子理論方面。本文將從三個(gè)角度來分析這一特點(diǎn)背后的原因：

1.1愛因斯坦的研究風(fēng)格

愛因斯坦喜歡獨(dú)自做研究，而不愿意指導(dǎo)或培養(yǎng)學(xué)生，否則以他自身的能力和影響力，也許能夠在德國(guó)物理學(xué)界聚集一股研究廣義相對(duì)論的力量。然而通過一個(gè)例子我們可以一窺他的獨(dú)行俠風(fēng)格：布洛赫（Werner Bloch，1890-1973）曾聽過愛因斯坦在柏林大學(xué)開設(shè)的相對(duì)論課程，他寫的一本相對(duì)論導(dǎo)論獲得了愛因斯坦的首肯。然而，當(dāng)談到布洛赫希望進(jìn)入威廉皇帝物理研究所工作時(shí)，愛因斯坦告訴艾爾莎，布洛赫的幻想是徒勞的，“我并不打算請(qǐng)人”。而實(shí)際上，到1920年，威廉皇帝物理研究所除了他這個(gè)所長(zhǎng)之外，也只有弗洛因德里希和德拜。

1.2量子理論的發(fā)展

從這一時(shí)期的書信來看，很多德國(guó)物理學(xué)家都在研究量子理論，比如普朗克、索末菲、勞厄、德拜、愛普斯坦、維恩、玻恩。愛因斯坦自己也對(duì)這一理論的發(fā)展有濃厚的興趣。他在繼續(xù)拓寬廣義相對(duì)論研究的同時(shí)沒有放棄對(duì)量子問題的思考，并且時(shí)刻關(guān)注著這一理論的最新進(jìn)展。他在1916年就注意到索末菲關(guān)于光譜線的工作，而且對(duì)其有很高的評(píng)價(jià)。這一看法在接下來的兩年都沒有變。他認(rèn)為索末菲對(duì)光譜學(xué)更感興趣是自然而然的事情。這些資料說明德國(guó)物理學(xué)家更為量子理論所吸引。

而被量子理論吸引的不光有德國(guó)物理學(xué)家。從書信上來看，萊頓的洛倫茲和埃倫費(fèi)斯特從1918年開始就不怎么與愛因斯坦交流廣義相對(duì)論的問題了，維也納大學(xué)在1919年也整體缺席廣義相對(duì)論的討論。他們的研究重心皆有所轉(zhuǎn)移。在1919年11月初結(jié)束對(duì)萊頓的訪問回到德國(guó)的愛因斯坦告訴埃倫費(fèi)斯特，他正在研究洛倫茲1919年撰寫的關(guān)于輻射理論和量子理論的講稿，之后打算再重讀玻爾的論文。愛因斯坦這股學(xué)習(xí)量子理論的熱情與他在萊頓期間的交流有很大的關(guān)系。埃倫費(fèi)斯特就曾向愛因斯坦夸獎(jiǎng)過玻爾，萊頓的?？藸栆苍?919年向愛因斯坦提到自己正在完善Kroo電子層理論，而維也納的蒂林則在研究原子和晶體結(jié)構(gòu)。

1.3理論物理學(xué)的地位

幾位反對(duì)愛因斯坦的德國(guó)物理學(xué)家，除維歇特外，都是實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家。而廣義相對(duì)論的研究更偏重于理論層面，更符合當(dāng)時(shí)一個(gè)新興群體——理論物理學(xué)家——的研究興趣。但理論物理學(xué)這門新的學(xué)科從建制規(guī)模上來看還屬于一個(gè)小眾領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1910年，德國(guó)大學(xué)中擁有理論物理學(xué)教席的人數(shù)是12人，僅約占同年德國(guó)大學(xué)物理學(xué)全部從業(yè)人數(shù)的10%。理論物理學(xué)的邊緣地位也是廣義相對(duì)論在德國(guó)遇冷的可能因素之一。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果公布之后至1920年底，德國(guó)物理學(xué)界的態(tài)度又呈現(xiàn)如下的特點(diǎn)：光線彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響明顯，支持廣義相對(duì)論的人數(shù)增加；有立場(chǎng)轉(zhuǎn)變者，也仍有堅(jiān)定的反對(duì)者。另外，德國(guó)物理學(xué)界在廣義相對(duì)論問題上的討論不及哲學(xué)界或業(yè)余哲學(xué)愛好者熱烈，仍沒有形成一個(gè)研究團(tuán)體。

本文認(rèn)為造成第二個(gè)現(xiàn)象的原因之一仍然是量子理論的發(fā)展。前面已經(jīng)提到很多德國(guó)物理學(xué)家都在研究量子理論。玻恩就曾向愛因斯坦坦承，他在科學(xué)上嘗試了很多事情，但沒有哪件事讓他有高漲的熱情。最吸引他的還是德拜曾經(jīng)提出的晶體不可逆過程理論。而愛因斯坦自己也開始在量子問題上做更多的思考。

另一個(gè)可能的原因是廣義相對(duì)論的研究日趨完善，物理學(xué)家又被新的研究領(lǐng)域所吸引。當(dāng)愛因斯坦于1920年10月下旬到達(dá)萊頓準(zhǔn)備就職儀式時(shí)，這里正在舉辦一個(gè)名叫“磁周”（Magnet-Woche）的活動(dòng)?；顒?dòng)的參與者有埃倫費(fèi)斯特、洛倫茲、歐納斯、朗之萬等人，目的主要是想促成有關(guān)低溫凝聚態(tài)物理的實(shí)驗(yàn)問題和理論問題的討論。而盡管廣義相對(duì)論曾是洛倫茲、福克爾等萊頓物理學(xué)家十分感興趣的研究?jī)?nèi)容，也為此做了頗多貢獻(xiàn)，但是他們更希望愛因斯坦參與到這里的低溫凝聚態(tài)物理的研究當(dāng)中。也許在廣義相對(duì)論方面，其他人也像愛因斯坦自己所講的那樣，“再也找不出什么新東西了”。

2.對(duì)一些觀點(diǎn)的回應(yīng)

（1）一些學(xué)者認(rèn)為，數(shù)學(xué)復(fù)雜性阻礙了部分物理學(xué)家對(duì)廣義相對(duì)論的接受。艾森施泰特列舉了物理學(xué)界的批判，其中有一條指責(zé)它太公式化、數(shù)學(xué)化、猜測(cè)性太強(qiáng)（t00 formal，too mathematical，too speculative）。還有一類“經(jīng)濟(jì)的（economic）”看法，認(rèn)為廣義相對(duì)論與牛頓的理論相比，投入產(chǎn)出比不高。桑切斯朗在分析英國(guó)物理學(xué)家對(duì)廣義相對(duì)論的態(tài)度時(shí)使用了更直接的證據(jù)來說明廣義相對(duì)論采用的數(shù)學(xué)工具使得一些英國(guó)物理學(xué)家感到不適應(yīng)。

本文也提到德國(guó)物理學(xué)家格爾克批評(píng)過廣義相對(duì)論的復(fù)雜性，但沒有更多的證據(jù)顯示德國(guó)物理學(xué)界在早期主要因數(shù)學(xué)上的困難而質(zhì)疑或者反對(duì)該理論。不過，就德國(guó)物理學(xué)界并不積極的態(tài)度來看，這一因素仍可能存在。相比之下，德國(guó)數(shù)學(xué)界明顯比物理學(xué)界對(duì)廣義相對(duì)論更感興趣，哥廷根大學(xué)的數(shù)學(xué)家（克萊因、希爾伯特、卡拉特奧多里、格羅梅）構(gòu)成了早期的研究主力。

（2）在探討光線彎曲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)科學(xué)家態(tài)度的影響時(shí)，有一種常見的表述是：因?yàn)?919年光線彎曲被證實(shí)了，所以廣義相對(duì)論被廣泛接受了。這樣的表述甚至以一種直白簡(jiǎn)單的形式出現(xiàn)在科普讀物或科學(xué)哲學(xué)著作中?？茖W(xué)哲學(xué)家認(rèn)為光線彎曲之所以被科學(xué)家看做是最強(qiáng)的證據(jù)，新穎事實(shí)（novel fact）準(zhǔn)則在其中起了很大的作用。然而，這樣的看法遭到了布拉什強(qiáng)有力的反駁：第一，在1919年的光線彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果公布兩三年之后，許多物理學(xué)家的著作都將它與水星近日點(diǎn)運(yùn)動(dòng)視為同樣重要的證據(jù)；而進(jìn)入20世紀(jì)中期以來，科學(xué)家們覺得水星近日點(diǎn)是更強(qiáng)有力的證據(jù)；第二，當(dāng)初確有一些物理學(xué)家表示，因?yàn)閻垡蛩固固崆邦A(yù)測(cè)了結(jié)果，所以廣義相對(duì)論贏得了贊同。但是這些物理學(xué)家后來分別在不同場(chǎng)合又表達(dá)了相反的看法。

本文的研究表明，在光線彎曲被證實(shí)之后，支持廣義相對(duì)論的人數(shù)確實(shí)增加了。然而，雖然有態(tài)度上從反對(duì)轉(zhuǎn)變?yōu)橹С值牡聡?guó)物理學(xué)家（勞厄），但是仍有未完全接受的物理學(xué)家（米）以及堅(jiān)定的反對(duì)者（維歇特、格爾克和萊納德）。他們的反對(duì)至少在此時(shí)還是基于物理學(xué)的立場(chǎng)的。而且，即使光線彎曲被證實(shí)了，廣義相對(duì)論的另一效應(yīng)——引力紅移的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證情況也仍為物理學(xué)家所擔(dān)憂。由于引力紅移被證實(shí)的前景不佳，一些物理學(xué)家（索末菲）也試圖尋找替代的理論。這些資料一方面補(bǔ)充了布拉什關(guān)于物理學(xué)家看重和采納何種證據(jù)的說法，另一方面也可以支持他對(duì)于“新穎事實(shí)”的批評(píng)。

（3）對(duì)應(yīng)庫恩的科學(xué)革命的概念框架，接受史研究討論的一個(gè)重要問題就是科學(xué)共同體在科學(xué)革命時(shí)期如何在新舊范式之間做選擇。庫恩認(rèn)為科學(xué)家在幾種競(jìng)爭(zhēng)的范式中做選擇時(shí)必然無法運(yùn)用常規(guī)科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，幾種范式的支持者之間缺少可以溝通的原則，在辯論過程中就出現(xiàn)了各說各話的特色。他將這一特點(diǎn)表述為“不可通約性”，并給出了三方面的具體表現(xiàn)：各范式的支持者對(duì)于所應(yīng)解決問題的清單看法不同；對(duì)于某些相同的概念和操作有不同的理解和闡釋；對(duì)于物理世界的看法常常不一樣。

本文的案例確實(shí)反映了“不可通約性”的某些特點(diǎn)。在1916-1920年，德國(guó)物理學(xué)界對(duì)于廣義相對(duì)論的幾種態(tài)度（接受，質(zhì)疑，反對(duì)）長(zhǎng)期并存。幾位堅(jiān)定的反對(duì)者都基于以太的物理學(xué)框架去批評(píng)廣義相對(duì)論。他們與愛因斯坦對(duì)于物理學(xué)亟待解決的問題有著根本不同的觀點(diǎn)：前者認(rèn)為引力理論不需要做大范圍的調(diào)整，只需做小細(xì)節(jié)的改動(dòng)以拯救現(xiàn)象；而后者認(rèn)為物理學(xué)需要全新的引力理論。這一觀念的不同造成了這幾位反對(duì)者完全無法認(rèn)同廣義相對(duì)論，更談不上接受這一理論。而幾位質(zhì)疑者的態(tài)度說明物理學(xué)家對(duì)于理論亦有不同的偏好，這種偏好對(duì)于他們接受某理論有直接的影響。就本文所反映的情況而言，物理學(xué)家在評(píng)價(jià)廣義相對(duì)論和外爾的統(tǒng)一場(chǎng)論時(shí)起碼存在兩種不同的標(biāo)準(zhǔn)：一種強(qiáng)調(diào)清晰的物理直觀性（米）；另一種更看重實(shí)驗(yàn)的檢驗(yàn)結(jié)果（索末菲）。

五 結(jié)論

從現(xiàn)有的廣義相對(duì)論接受史來看，以德國(guó)的科學(xué)共同體為對(duì)象的深入細(xì)致的研究只有派恩森對(duì)哥廷根大學(xué)的考察，而這類研究至今尚未擴(kuò)大至整個(gè)德國(guó)物理學(xué)界。本文通過搜集、整理和歸納多方的資料和文獻(xiàn)來說明德國(guó)物理學(xué)界早期對(duì)廣義相對(duì)論的態(tài)度，能夠在某種程度上彌補(bǔ)這樣一個(gè)研究空白。整體上看，在1916-1920年，德國(guó)并沒有出現(xiàn)一個(gè)類似萊頓學(xué)圈和維也納學(xué)圈那樣以物理學(xué)家為主的廣義相對(duì)論研究團(tuán)體，甚至也很少有愛因斯坦以外的德國(guó)物理學(xué)家從物理學(xué)的角度為這一理論的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。這背后可能有三方面的原因：愛因斯坦的研究風(fēng)格、量子理論的發(fā)展以及理論物理學(xué)的地位。

就光線彎曲實(shí)驗(yàn)對(duì)德國(guó)物理學(xué)界的影響來看，在實(shí)驗(yàn)結(jié)果公布之后，雖然支持廣義相對(duì)論的德國(guó)物理學(xué)家有所增加，但堅(jiān)定的反對(duì)者依然存在。實(shí)驗(yàn)上關(guān)于引力紅移效應(yīng)的否定結(jié)果也令一些人試圖尋找一種能夠替代廣義相對(duì)論的理論。這一發(fā)現(xiàn)表明，盡管光線彎曲是很多物理學(xué)家看重的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)證據(jù)，對(duì)于德國(guó)早期接受廣義相對(duì)論也起到了正面的作用，但它并不是物理學(xué)家重視的唯一經(jīng)驗(yàn)證據(jù)，物理學(xué)家還關(guān)注引力紅移效應(yīng)的檢驗(yàn)。

針對(duì)一些學(xué)者提到的數(shù)學(xué)復(fù)雜性帶來的影響，本文沒有發(fā)現(xiàn)確切的相關(guān)證據(jù)表明數(shù)學(xué)復(fù)雜性對(duì)德國(guó)物理學(xué)家產(chǎn)生了重要的阻礙作用，但這一因素仍可能存在。相比之下，萊頓大學(xué)和維也納大學(xué)的物理學(xué)家很積極地研究廣義相對(duì)論并對(duì)其做出了理論上的貢獻(xiàn)，可以說，上述數(shù)學(xué)復(fù)雜性問題在這兩個(gè)地方并不適用。因此，值得進(jìn)一步討論的問題是，萊頓大學(xué)和維也納大學(xué)的物理學(xué)家以及德國(guó)的同行是否真的存在這種差異；如果存在，那原因又是什么。

本文的案例也表現(xiàn)出了庫恩“不可通約性”概念的某些特征。對(duì)物理學(xué)基本問題的不同理解阻礙了反對(duì)者接受廣義相對(duì)論。而質(zhì)疑者也因?yàn)椴煌脤?duì)理論持保留態(tài)度。盡管支持廣義相對(duì)論的人數(shù)在1920年之后不斷增加，但很難說這些人都從物理學(xué)的角度真正接受了這一理論。有一個(gè)資料值得在這里引述。勞厄曾在一個(gè)自述中寫道：“廣義相對(duì)論對(duì)我同許多其他人一樣，比狹義相對(duì)論要傷腦筋得多；實(shí)際上我在1950年前后才真正掌握了廣義相對(duì)論?！边@從側(cè)面也反映出科學(xué)家要轉(zhuǎn)變既有觀念去接受一個(gè)新的理論確實(shí)是一件難事。